EP1596349B1 - Method for sensing and reporting of condensation in smoke detectors - Google Patents
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- G08B29/24—Self-calibration, e.g. compensating for environmental drift or ageing of components
Definitions
- the invention relates to a method for detecting and reporting condensation in an optical smoke detector according to the preamble of patent claim 1.
- Fire detection sensors are often designed as optical smoke detectors or smoke detectors. They usually work according to the Tyndall or scattered light principle. The following are a number of prior art documents disclosing various smoke detector assemblies: US 4,242,673, US 4,232,307, DE 27 54 139 A1, EP 0 076 338 A1, US 4,180,742 and EP 0 360 126.
- the measured value representing the contamination can be used to track the threshold, so that the sensitivity of the smoke detector remains approximately the same.
- a third source of error is that condensation takes place inside the smoke detector.
- small water droplets are formed on dew germs on the surface of the measuring chamber walls and on the optical elements, e.g. Lenses or plastic body of the light emitter or light receiver.
- the electronic circuit for evaluating the measurement signals in the smoke detector can be very well protected against moisture and can e.g. be provided with a protective coating or cast in a potting compound.
- the increased reflection property of the measuring chamber walls due to the moisture coating produces a larger received signal at the photosensitive receiver. If no additional measures are taken, it comes within a very short time to reach the alarm threshold for smoke and thus the false alarm.
- Another possibility is to provide a humidity sensor that measures the humidity in the immediate vicinity of the smoke detector. With increasing operating time there is a risk of contamination of the humidity sensor. Thus, the measurement of humidity is subject to errors. Furthermore, durable and long-lasting humidity sensors are relatively expensive. Finally, it is necessary in the production of fire detectors with humidity sensors to match them accordingly, which increases the production cost.
- the invention is therefore based on the object of specifying a method for detecting and reporting smoke, in which the effects of condensation are eliminated or compensated.
- the temperature is measured on or in the detector housing, and the time course of the temperature is related to the course of the output signal of the optical receiver.
- a so-called dewing signal is generated when the rise of the received signal correlates with a rise in temperature.
- an alarm signal is suppressed when a dewing signal is generated.
- the threshold value for the alarm signal can be tracked in accordance with the message signal when a Betauungssignal has been generated. In this way, a smoke measurement can take place even during the condensation.
- the dewing signal may be sent to a control center.
- the smoke detector can be identified and, if necessary, installed at another location where the danger of condensation is reduced or not given.
- the invention is based on the recognition that a condensation in the measuring chamber of a smoke detector is basically caused by the fact that the dew point is reached at the surface of Meßhuntraums.
- a smoke detector 10 is shown very schematically. It has a housing 12 in which a measuring chamber 14 is formed having at opposite ends at 14 and 16 openings for the entry of smoke.
- a photosensitive receiver 20 is arranged on a circuit board 18. It is surrounded by a box 22 having an opening at 24 for the entry of light.
- an opening 26 is provided, below which an optical transmitter 28 is arranged, for example an LED. The transmitter 28 sends light up into the measuring chamber, across the field of view of the receiver 20, the reflective light of the chamber walls being received by the receiver 20 as stray light.
- a temperature sensor 30 is also arranged for measuring the temperature in the housing.
- the evaluation of the signals of the photosensitive receiver 20 by means of a suitable electronic circuit arrangement; it is not shown in detail. She is known. Usually, a threshold is given, with an alarm signal is generated when the received signal of the receiver 20 this Threshold reached or exceeded. Compensation measures can also be provided which compensate for stray light effects caused by other causes. For this purpose, something is done above.
- a temperature curve of the temperature sensor 30 is shown with the solid curve 32. It indicates that in a certain period of time the temperature in the measuring chamber 14 has risen. With the dashed curve 34, the course of the received signal of the photosensitive receiver 20 is reproduced, indicating that the incident on the receiver amount of stray light has increased over a period of time.
- the optical property of the measuring chamber wall must first be checked by a simple combination of transmitter 28 and receiver 20.
- the light beams of the transmitter 28 are reflected by the measuring chamber wall and registered by the receiver 20.
- an intensity E1 measured at the receiver 20 By the dew germs the light is scattered at the measuring chamber walls and an increased intensity, e.g. measured in E2.
- the alarm threshold for detecting smoke can be tracked. This not only prevents a false alarm, but it is also possible to detect smoke.
- a signal can be sent from the smoke detector 10 to a central office, so that it can be seen which smoke detector is suffering from dewing. If necessary, the smoke detector can be relocated to a more favorable location.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erfassung und Meldung von Betauungen in einem optischen Rauchmelder nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for detecting and reporting condensation in an optical smoke detector according to the preamble of patent claim 1.
Brandmeldesensoren sind häufig als optische Rauchmelder oder Rauchdetektoren ausgeführt. Sie arbeiten zumeist nach dem Tyndall- oder Streulichtprinzip. Nachstehend eine Anzahl von Schriften zum Stand der Technik, in der verschiedene Rauchmelderanordnungen offenbart sind: US 4,242,673, US 4,232,307, DE 27 54 139 A1, EP 0 076 338 A1, US 4,180,742 und EP 0 360 126.Fire detection sensors are often designed as optical smoke detectors or smoke detectors. They usually work according to the Tyndall or scattered light principle. The following are a number of prior art documents disclosing various smoke detector assemblies: US 4,242,673, US 4,232,307, DE 27 54 139 A1, EP 0 076 338 A1, US 4,180,742 and EP 0 360 126.
Fehlerquellen für die Erfassung von Rauch mit Hilfe derartiger Rauchmelder ist Stör-oder Streulicht, das nicht von Rauchpartikeln herrührt. So kann von außen in das Meldergehäuse eintretende Licht zur Erzeugung eines Alarmsignals führen. Es wird daher bei derartigen Meldergehäusen angestrebt, daß nach Möglichkeit gar kein oder nur sehr wenig Außenlicht in die Meßstrecke hineingelangt. Da das Meldergehäuse jedoch ausreichend Öffnungen aufweisen muß, durch die Rauchpartikel eindringen können, läßt sich der Eintritt von Störlicht nicht gänzlich vermeiden.Sources of error for the detection of smoke with the help of such smoke detectors is spurious or scattered light, which does not originate from smoke particles. Thus, light entering the detector housing from the outside can lead to the generation of an alarm signal. It is therefore desirable in such detector housings that, if possible, no or very little outside light enters the test section. However, since the detector housing must have sufficient openings through which smoke particles can penetrate, the entry of stray light can not be completely avoided.
Eine weitere Quelle von Störlicht ist die Verschmutzung der Melderkammer. Auf den Wänden des Meldergehäuses ablagernder Schmutz führt zu einer Verstärkung des Streulichts. Je höher der Verschmutzungsgrad ist, je stärker der Streulichtanteil, der hiervon verursacht ist. Ab einem bestimmten Verschmutzungsgrad ist daher mit der Erzeugung eines Alamisignals zurechnen, wenn keine Gegenmaßnahmen getroffen werden. Die Erzeugung von fälschlich generierten Alarmsignalen ist jedoch in jedem Falle zu vermeiden, weil sie für den Betreiber einer Anlage aus Rauchdetektoren wegen des Einsatzes der Feuerwehr kostspielig werden kann. In der bereits genannten EP 0 360 126 wird daher eine wirksame Anordnung vorgeschlagen, mit deren Hilfe die Verschmutzung der Meßkammerwände detektiert wird. Dies geschieht dadurch, daß die Reflexion einer bestrahlten Fläche einer Meßkammerwand detektiert und ausgewertet wird. Mit steigender Verschmutzung steigt der Reflexionsgrad an. Der die Verschmutzung wiedergebende Meßwert kann dazu verwendet werden, den Schwellwert nachzuführen, so daß die Empfindlichkeit des Rauchmelders annähernd gleich bleibt. Es ist jedoch auch möglich, durch Messung der Meßkammerverschmutzung ein Alarmsignal zu erzeugen, das vorzugsweise zu einer Meldezentrale gegeben wird, damit der verschmutze Melder ausgetauscht bzw. gereinigt wird.Another source of stray light is the contamination of the detector chamber. On the walls of the detector housing depositing dirt leads to an amplification of the scattered light. The higher the degree of contamination, the greater the amount of scattered light that is caused by it. From a certain degree of pollution is therefore attributable to the generation of an Alamisignals if no countermeasures are taken. However, the generation of false-generated alarm signals should be avoided in any case, because it can be costly for the operator of a system of smoke detectors because of the use of the fire department. In the already mentioned EP 0 360 126 therefore proposes an effective arrangement with the aid of which the contamination of the measuring chamber walls is detected. This happens because the reflection of an irradiated surface of a Meßkammerwand is detected and evaluated. With increasing pollution, the reflectance increases. The measured value representing the contamination can be used to track the threshold, so that the sensitivity of the smoke detector remains approximately the same. However, it is also possible to generate an alarm signal by measuring the measuring chamber contamination, which is preferably given to a message center, so that the dirty detector is replaced or cleaned.
Eine dritte Fehlerquelle besteht darin, daß innerhalb des Rauchmelders eine Betauung stattfindet. In diesem Fall entstehen kleine Wassertröpfchen an Betauungskeimen an der Oberfläche der Meßkammerwände und an den optischen Elementen, wie z.B. Linsen oder Kunststoffkörper der Lichtsender bzw. Lichtempfänger. Die elektronische Schaltung zur Auswertung der Meßsignale im Rauchmelder läßt sich hingegen sehr gut gegen Feuchtigkeit schützen und kann z.B. mit einem Schutzlack versehen werden oder in einer Vergußmasse vergossen werden.A third source of error is that condensation takes place inside the smoke detector. In this case, small water droplets are formed on dew germs on the surface of the measuring chamber walls and on the optical elements, e.g. Lenses or plastic body of the light emitter or light receiver. The electronic circuit for evaluating the measurement signals in the smoke detector, however, can be very well protected against moisture and can e.g. be provided with a protective coating or cast in a potting compound.
Die erhöhte Reflexionseigenschaft der Meßkammerwände aufgrund des Feuchtigkeitsbelages erzeugt ein größeres Empfangssignal am lichtempfindlichen Empfänger. Werden keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen, so kommt es innerhalb kürzester Zeit zum Erreichen der Alarmschwelle für Rauch und damit zum Fehlalarm.The increased reflection property of the measuring chamber walls due to the moisture coating produces a larger received signal at the photosensitive receiver. If no additional measures are taken, it comes within a very short time to reach the alarm threshold for smoke and thus the false alarm.
Es ist bekannt, konstruktive Maßnahmen zur Ausbildung eines Rauchkammergehäuses bzw. einer Meßkammer vorzusehen, sowie eine spezifische Anordnung der optischen Elemente, mit denen eine Betauung und damit ein Fehlalarm verhindert werden soll. Es ist jedoch einsehbar, daß letztlich eine Betauung nicht verhindert werden kann. Daher wurde auch bereits vorgeschlagen, derartige Melder mit einem Heizelement zu versehen. Das Heizelement erfordert jedoch einen entsprechenden Energiebedarf. Außerdem verändert es das Eindringverhalten des Rauchs in die Meßkammer des Rauchmelders.It is known to provide constructive measures for the formation of a smoke chamber housing or a measuring chamber, as well as a specific arrangement of the optical elements with which a condensation and thus a false alarm should be prevented. However, it is visible that ultimately does not prevent condensation can be. Therefore, it has also been proposed to provide such detectors with a heating element. However, the heating element requires a corresponding energy requirement. In addition, it changes the penetration behavior of the smoke into the measuring chamber of the smoke detector.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen Feuchtesensor vorzusehen, der die Feuchtigkeit in unmittelbarer Umgebung des Rauchmelders mißt. Bei zunehmender Betriebsdauer besteht die Gefahr der Verschmutzung des Feuchtesensors. Damit ist auch die Messung der Luftfeuchtigkeit mit Fehlern behaftet. Ferner sind beständige und langlebige Feuchtesensoren relativ aufwendig. Schließlich ist erforderlich, bei der Herstellung von Brandmeldern mit Feuchtesensoren diese entsprechend abzugleichen, was den Fertigungsaufwand erhöht.Another possibility is to provide a humidity sensor that measures the humidity in the immediate vicinity of the smoke detector. With increasing operating time there is a risk of contamination of the humidity sensor. Thus, the measurement of humidity is subject to errors. Furthermore, durable and long-lasting humidity sensors are relatively expensive. Finally, it is necessary in the production of fire detectors with humidity sensors to match them accordingly, which increases the production cost.
Aus DE 4 307 585 C1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kompensation der Feuchtigkeit in einem Streulichtmelder bekannt geworden. Mit Hilfe eines weiteren Lichtsenders und dem bereits vorhandenen Lichtempfänger wird ein Feuchtigkeitsbelag auf der Empfangsoptik detektiert, indem periodisch die Rauchdichte mit dem ersten Lichtsender und dazu zeitlich versetzt die Feuchtigkeit mit dem zweiten Lichtsender gemessen wird. Die beiden Meßwerte werden verarbeitet, wobei der Feuchtigkeitsbelag das Licht des zweiten Lichtsenders reflektiert und damit das Empfängerausgangssignal in Abhängigkeit von der Stärke des Feuchtigkeitsbelages schwächt. Eine derartige Anordnung ist ebenfalls relativ aufwendig und führt nicht mit absoluter Sicherheit zum Ziel, den schädlichen Einfluß der Betauung zu vermeiden.From DE 4 307 585 C1, a method and a device for compensating the moisture in a scattered light detector has become known. With the help of a further light emitter and the already existing light receiver, a moisture coating on the receiving optics is detected by periodically measuring the smoke density with the first light emitter and with time offset the moisture with the second light emitter. The two readings are processed, with the moisture pad reflecting the light from the second light emitter, thereby attenuating the receiver output depending on the thickness of the moisture pad. Such an arrangement is also relatively expensive and does not lead with absolute certainty to the goal of avoiding the harmful influence of condensation.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erfassung und Meldung von Rauch anzugeben, bei dem die Einflüsse durch Betauung eliminiert bzw. kompensiert werden.The invention is therefore based on the object of specifying a method for detecting and reporting smoke, in which the effects of condensation are eliminated or compensated.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of patent claim 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Temperatur an oder im Meldergehäuse gemessen, und der zeitliche Verlauf der Temperatur wird mit dem Verlauf des Ausgangssignals des optischen Empfängers in Beziehung gesetzt. Es wird ein sogenanntes Betauungssignal erzeugt, wenn der Anstieg des Empfangssignals mit einem Anstieg der Temperatur korreliert.In the method according to the invention, the temperature is measured on or in the detector housing, and the time course of the temperature is related to the course of the output signal of the optical receiver. A so-called dewing signal is generated when the rise of the received signal correlates with a rise in temperature.
Vorzugsweise wird ein Alarmsignal unterdrückt, wenn ein Betauungssignal erzeugt wird. Zusätzlich oder alternativ kann der Schwellwert für das Alarmsignal nach Maßgabe des Meldesignals nachgeführt werden, wenn ein Betauungssignal erzeugt worden ist. Auf diese Weise kann auch während der Betauung eine Rauchmessung stattfinden.Preferably, an alarm signal is suppressed when a dewing signal is generated. Additionally or alternatively, the threshold value for the alarm signal can be tracked in accordance with the message signal when a Betauungssignal has been generated. In this way, a smoke measurement can take place even during the condensation.
Damit der Melder gegebenenfalls an einen anderen Ort angebracht werden kann, wenn er an seinem Ort zur Betauung neigt, kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung das Betauungssignal an eine Zentrale gesendet werden. In der Zentrale kann der Rauchmelder identifiziert und gegebenenfalls an einem anderen Ort angebracht werden, wo die Gefahr der Betauung vermindert oder nicht gegeben ist.In order that the detector may optionally be attached to another location if it tends to dew at its location, according to one embodiment of the invention, the dewing signal may be sent to a control center. In the control center, the smoke detector can be identified and, if necessary, installed at another location where the danger of condensation is reduced or not given.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine Betauung in der Meßkammer eines Rauchmelders grundsätzlich dadurch hervorgerufen wird, daß der Taupunkt an der Oberfläche des Meßkammerraums erreicht wird.The invention is based on the recognition that a condensation in the measuring chamber of a smoke detector is basically caused by the fact that the dew point is reached at the surface of Meßkammerraums.
Steigt die Intensität des empfangenen reflektierenden Lichts am Empfänger an, so zeigt dies das Vorhandensein von Rauch an, wenn man alle Störeinflüsse außen vor läßt. Eine Betauung führt ebenfalls zu einer Erhöhung des Streulichts und kann daher das Eindringen von Rauch vortäuschen. Wird nun mit ansteigendem Empfangssignal, das ein erhöhtes Streulicht repräsentiert, gleichzeitig ein Anstieg der Temperatur gemessen, ist dies ein Indikator dafür, daß eine Betauung in der Meßkammer vorliegt.Increases the intensity of the received reflective light at the receiver, this indicates the presence of smoke, if you leave out all interference. A condensation also leads to an increase in the scattered light and therefore can pretend the ingress of smoke. If, at the same time, an increase in the temperature is measured with an increasing received signal, which represents an increased scattered light, this is an indicator that there is condensation in the measuring chamber.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.
- Fig. 1
- zeigt äußerst schematisch einen optischen Rauchmelder nach der Erfindung.
- Fig. 2
- zeigt den zeitlichen Verlauf eines Meldersignals und der Temperatur in der Meßkammer.
- Fig. 1
- shows very schematically an optical smoke detector according to the invention.
- Fig. 2
- shows the time course of a detector signal and the temperature in the measuring chamber.
In Fig. 1 ist ein Rauchmelder 10 äußerst schematisch dargestellt. Er weist ein Gehäuse 12 auf, in dem eine Meßkammer 14 ausgebildet ist, die an gegenüberliegenden Enden bei 14 bzw. 16 Öffnungen aufweist für den Eintritt von Rauch. Auf einer Schaltplatine 18 ist ein lichtempfindlicher Empfänger 20 angeordnet. Er ist von einer Box 22 umgeben, die bei 24 eine Öffnung aufweist für den Eintritt von Licht. In der Platine 18 ist eine Öffnung 26 vorgesehen, unter der ein optischer Sender 28 angeordnet ist, beispielsweise eine LED. Der Sender 28 sendet Licht nach oben in die Meßkammer, quer zum Gesichtsfeld des Empfängers 20, wobei das reflektierende Licht der Kammerwände als Streulicht vom Empfänger 20 aufgenommen wird.In Fig. 1, a
In der Meßkammer 14 ist außerdem ein Temperatursensor 30 angeordnet, zur Messung der Temperatur in dem Gehäuse.In the measuring
Die Auswertung der Signale des lichtempfindlichen Empfängers 20 mit Hilfe einer geeigneten elektronischen Schaltungsanordnung; sie ist im einzelnen nicht dargestellt. Sie ist an sich bekannt. Üblicherweise wird ein Schwellwert vorgegeben, wobei ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn das Empfangssignal des Empfängers 20 diesen Schwellwert erreicht bzw. überschreitet. Es können auch Kompensationsmaßnahmen vorgesehen werden, die Streulichteinflüsse, die durch andere Ursachen hervorgerufen werden, kompensieren. Hierzu ist weiter oben einiges ausgeführt.The evaluation of the signals of the
In dem Diagramm nach Fig. 2 ist mit der durchgezogenen Kurve 32 eine Temperaturkurve des Temperaturfühlers 30 wiedergegeben. Sie zeigt an, daß in einem gewissen Zeitraum die Temperatur in der Meßkammer 14 angestiegen ist. Mit der gestrichelten Kurve 34 ist der Verlauf des Empfangssignals des lichtempfindlichen Empfängers 20 wiedergegeben, wodurch angezeigt ist, daß die auf dem Empfänger auftreffende Menge Störlicht im Verlauf eines Zeitraums zugenommen hat.In the diagram of FIG. 2, a temperature curve of the
Bei der Einrichtung des optischen Melders muß zunächst die optische Eigenschaft der Meßkammerwand durch eine einfache Kombination aus Sender 28 und Empfänger 20 geprüft werden. Die Lichtstrahlen des Senders 28 werden von der Meßkammerwand reflektiert und vom Empfänger 20 registriert. Im Neuzustand der Meßkammer 14 ohne Betauung wird z.B. eine Intensität E1 am Empfänger 20 gemessen. Durch die Betauungskeime wird das Licht an den Meßkammerwänden gestreut und eine erhöhte Intensität, z.B. in E2 gemessen. Findet zugleich ein Temperaturanstieg in der Meßkammer 14 statt, wie durch Kurve 32 angezeigt, ist dies ein Indikator dafür, daß eine Betauung in der Meßkammerwand stattgefunden hat und die erhöhte Intensität des Empfangssignals zumindest nicht alleine auf Rauch zurückzuführen ist.When setting up the optical detector, the optical property of the measuring chamber wall must first be checked by a simple combination of
Mit Hilfe des Empfangssignal des Empfängers 20 kann die Alarmschwelle zur Detektierung von Rauch nachgeführt werden. Damit wird nicht nur ein Fehlalarm verhindert, sondern es ist auch noch eine Detektierung von Rauch möglich. Zudem kann ein Signal von dem Rauchmelder 10 an eine Zentrale gesendet werden, so daß dort erkennbar ist, welcher Rauchmelder unter einer Betauung leidet. Gegebenenfalls kann der Rauchmelder an einen günstigeren Ort verlegt werden.With the help of the received signal of the
Claims (4)
- A method for the detection and signaling of smoke by means of an optical assembly in a detector casing, the optical assembly including at least one optical transmitter element and at least one optical receiver element, and which emits a reception signal which is representative of the incident amount of light, wherein an electronic evaluation device compares the reception signal to a setpoint and an alarm signal is generated when the reception signal reaches the predetermined threshold value, characterized in that the temperature is measured on or in the detector casing (12) and the temporal characteristic of the temperature (32) is correlated with the temporal characteristic of the reception signal (34) of the optical receiver element (20) and a dew film signal is generated when the rise in the reception signal is correlate to a rise in temperature.
- The method according to claim 1, characterized in that the formation of an alarm signal is suppressed when a dew film signal has been generated.
- The method according to claim 1 or 2, characterized in that the threshold value is adequately corrected in response to the reception signal when a dew film signal has been generated.
- The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the dew film signal or occurrence of a dew film signal is sent to a central control room.
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